0 前言
碳酸盐台地记录了新生代以来南海构造-沉积-气候协同演化的关键信息。随着“亚洲季风系统演化”和“边缘海碳酸盐工厂”等国际研究计划的推进，南海碳酸盐台地研究成为揭示古海洋环境变迁与油气资源分布的重要窗口。近年来，基于高分辨率地震和海洋科考钻井资料，在南海碳酸盐台地发育类型、高精度年代学框架建立（生物地层与磁性地层结合）、碳酸盐台地发育演化过程及其与南海扩张（古南海俯冲消亡和新南海的渐进式打开）的时空耦合关系等方面开展了大量的研究工作[5-10]，这些研究为完善区域地质年代框架、揭示南海碳酸盐台地形成机制与构造演化关系提供了科学依据，同时深化了对南海扩张过程的认知。现存争议主要集中在南海古地理重建精度不足、构造-海平面变化耦合机制量化困难、无井少井区碳酸盐台地和生物礁滩体的地质-地球物理识别存在多解性等多个方面[11-14]。本文基于南海周缘盆地钻井数据、高分辨率地震资料及项目组前期研究成果，系统分析南海新生代碳酸盐台地时空分布特征，探讨古南海俯冲消亡与新南海渐进式扩张背景下的构造古地貌、相对海平面升降、物源供给和古气候等因素对碳酸盐台地的协同控制作用，以期为南海深水油气资源勘探、全球气候变化和海洋圈层“固碳”等领域提供理论支撑。
1 区域地质背景
南海是西太平洋最大的边缘海，印度洋板块、欧亚板块和菲律宾板块交会于此。新生代以来，伴随着古南海的俯冲消亡和新南海的渐进式拉张，在南海陆架边缘和盆内构造高部位形成了多期次、多类型的碳酸盐台地，并在一定水深范围内整体呈“C”字形展布（图1）。有关新南海扩张的动力学模式，一直备受关注与争议，目前主要有弧后扩张、碰撞挤出-逃逸、地幔上涌、陆缘伸展扩张以及大西洋型海底扩张等模式[14,16-19]。虽然对新南海扩张的动力学模式存在多种观点，但新南海在32 Ma左右从西北次海盆开始扩张，最终西南次海盆于16 Ma停止扩张的观点得到了大多数学者的认可[20-21]。南海新生代碳酸盐台地的发育分布与古南海的俯冲消亡和新南海的渐进式拉张过程中的构造-沉积响应事件密切相关。晚白垩世至始新世，伴随着古南海向婆罗洲的俯冲消减，礼乐—巴拉望地块从华南古陆裂离向南漂移，由于远离华南水系与婆罗洲水系等大型陆缘碎屑物源区，因此具备发育碳酸盐岩的条件。渐新世至中新世早期，在古南海持续闭合的同时，新南海经历两期海底扩张（中央海盆32~23 Ma，西南次海盆23~15 Ma），虽然此阶段构造活动强烈，但在新南海扩张的晚期，在稳定地块和局部古隆起上，规模生物礁和碳酸盐台地开始发育。中新世至今，南海扩张逐步停止，南海新生代沉积盆地进入快速沉降阶段，碳酸盐台地经历由繁盛到淹没消亡的生长过程。
2 碳酸盐台地发育分布特征
随着南海油气勘探的推进和海岛钻探计划的实施，对南海新生代碳酸盐台地的研究不断深入，在珠江口盆地、万安盆地、曾母盆地、礼乐盆地和西北巴拉望盆地都发现了大型生物礁油气田[22-26]，并有流花台地（东沙台地）、宝岛台地、广乐台地、西沙台地、南康台地、玛拉帕雅台地以及万安台地等大型典型碳酸盐台地被逐步发现。依据碳酸盐台地区域应力和构造古地貌的差异，将南海新生代碳酸盐台地划分为5大主要台地群，分别为南海北部的东沙台地群（主要包括东沙台地）、南海西缘的广乐—西沙台地群（主要包括广乐台地、西沙台地和中沙台地）、南海西南缘的万安—曾西斜坡台地群（主要包括万安盆地内台地及曾母盆地西侧台地）、南海南部的南康台地群（曾母盆地东南的南康台地、塔陶台地以及北康盆地内小型台地）以及南海东南陆缘的礼乐—巴拉望台地群（西北巴拉望盆地及礼乐盆地内台地）（图1）。
2.1 垂向演化序列
南海碳酸盐台地的垂向演化与南海盆地构造演化阶段密切相关，表现为“形成时间东早西晚、南早北晚，主要发育于中新世”的特点。
南海东南陆缘的礼乐盆地、西北巴拉望盆地、安渡北盆地、九章盆地和南沙海槽盆地是本文所述礼乐—巴拉望台地群内台地的主要分布区。该区域自晚始新世开始发育碳酸盐岩，渐新世—早中新世，区域内发育了一套北东—南西走向、条带状连片分布的被命名为Nido组石灰岩的碳酸盐沉积，这也是该区域重要的地层识别标志和油气勘探主要目的层[9,27-28]。Nido组石灰岩记录了从南海岩石圈初始破裂到洋脊扩张时期礼乐—巴拉望地块从华南陆缘裂离逐渐漂移的构造-沉积演化过程。Nido组石灰岩在礼乐—巴拉望地块的东部、中部和西部表现为不同的发育演化模式[29]。Nido组石灰岩消亡集中于中中新世（16~14 Ma），礼乐—巴拉望地块与婆罗洲的碰撞和古南海俯冲回撤导致的加速沉降等构造事件是导致Nido组石灰岩湮没消亡的主要原因。伴随着礼乐—巴拉望地块与婆罗洲的碰撞，Nido组石灰岩上覆约600 m厚（西北巴拉望近海）的Pasaga组碎屑岩逆冲楔状体，并在中中新世和第四纪分别发育Tabon组石灰岩和Carcar组石灰岩两套碳酸盐沉积（图2）。
晚渐新世至早—中新世时期，伴随着南海自东向西渐进式扩张的进行，在南海北部陆缘的珠江口盆地、琼东南盆地和中建南盆地的断块和火山隆起上，开始局部发育生物礁滩沉积。截至中中新世，伴随着西南次海盆扩张活动的完全停止，南海海盆进入构造稳定期，渐进式的海侵及快速海退过程、温暖清澈的水体环境和早期构造活动提供的隆凹地貌格局等因素为陆缘区域规模碳酸盐台地的爆发式生长提供了充足的有利条件。5大主要台地群在该时期均发育大规模碳酸盐台地（图3）。
晚中新世以后，南海进入区域快速沉降阶段，洋壳冷却导致陆缘持续下沉，两极冰川消融事件导致海平面快速上升，东亚季风的增强和陆缘碎屑沉积供应的增大，都对南海新生代碳酸盐台地的发育起到抑制作用。该时期，碳酸盐台地大规模湮没消亡，仅在西沙隆起、礼乐滩以及南薇西盆地等海岛和火山隆起的高部位局部持续发育至现今（图3）。
2.2 平面分布特征
南海新生代碳酸盐台地的平面分布受到新南海的北东—南西向扩张、古南海的南向俯冲碰撞以及南海西缘走滑断裂三大应力场的制约而在不同时期表现出不同的展布特征。
早渐新世陵水组沉积期，南海整体处于断陷期，构造活动强烈，大部分发育陆相-海陆过渡相的碎屑沉积，礼乐—巴拉望地区碳酸盐台地规模发育（图4a）。Nido组石灰岩沉积连片、广泛发育在南海东南部自西北巴拉望北部Calamin岛陆架区到南沙海槽西南部区域，Nido组石灰岩的发育展布规律反映南海穿时破裂过程和南部陆缘俯冲‒碰撞过程的东西向差异。
早中新世三亚组（对应珠江口盆地珠江组）沉积期，南海北部陆坡珠江口盆地的东沙隆起区、南海中西部的西沙隆起和中沙隆起区以及南海南部的礼乐—巴拉望地区，受现今南海扩张拉张应力的影响，碳酸盐台地普遍呈北东—南西向带状分布(图4b)。微体古生物年代表明，流花台地碳酸盐岩地层最早于21 Ma左右开始生长，最晚于16.5 Ma被泥质沉积淹没，不同构造单元之间碳酸盐发育时间及厚度差异较大[10,21]。西永1井海岛钻探结果表明，西沙隆起区和中沙隆起区基底是前寒武纪花岗片麻岩，寒武纪至渐新世晚期，该区域为暴露剥蚀区，下中新统三亚组碳酸盐岩不整合接触于花岗片麻岩基底，三亚期至今沉积了厚约1 200 m的碳酸盐岩[6,30]。靠近越南东部沿岸的广乐隆起，受到南海西缘走滑断裂系统的控制，碳酸盐台地表现为近南北向展布的特征。南海南部礼乐—巴拉望地区在该时期处于古南海的向南漂移阶段，碳酸盐沉积建造持续快速形成。
3 控制因素分析
如上文所述，南海新生代碳酸盐台地的发育分布特征在不同盆地、不同时代之间差异较大，这种差异是对南海新生代构造背景、相对海平面升降、陆源碎屑供给、古气候以及洋流等因素的综合响应。南海周缘板块构造活动及应力条件的差异、古南海的俯冲消亡和新南海的渐进式开张、不同盆地构造演化阶段和区域构造活动的差异等因素，造就了盆地间构造古地貌及其断裂体系的差异，从而影响碳酸盐台地分布位置、发育时间及基本类型等的差异（图5）。依据构造背景与应力条件、基底性质、断裂活动性与走向等特征，南海新生代碳酸盐台地可划分为伸展、挤压和走滑3种构造背景类型，每一种构造背景下均发育陆架边缘台地和孤立台地2种台地类型。南海新生代以来发育的大型河流—三角洲沉积体系，规模陆源碎屑的持续输入通过影响碳酸盐生产所需的清澈水体环境对碳酸盐台地的发育分布起限制作用。相对海平面升降通过控制可容纳空间变化、光照以及生态空间等条件主导碳酸盐台地的生长—淹没周期、沉积相分异及成储效应，其核心机制在于相对海平面变化速率与礁体生长速率的动态平衡，从而直接调控生物礁的生长模式、结构演化和空间分布。
3.1 构造背景及断裂体系控制台地的分布位置和基本类型
受现今南海北东—南西向扩张的拉张应力影响，以珠江口盆地为代表的南海北部盆地群（台西盆地、台西南盆地、珠江口盆地、琼东南盆地和北部湾盆地）、以中沙隆起为代表的南海中西部区域（中建盆地、中建南盆地、西沙隆起和中沙隆起）以及以南沙隆起为代表的南海南缘北侧区域（南薇西盆地、北康盆地、九章盆地和南沙隆起），整体表现为北东—南西走向的隆坳构造格局，以北东向古隆起为主的古地貌控制了盆地内台地的宏观展布方向，碳酸盐台地的展布呈现“隆控相带”的分布特征（图1）。在此伸展构造背景下，同时发育有陆架边缘台地和孤立台地，并以陆架边缘台地为主：陆架边缘台地以东沙台地为代表，该台地发育于南海北部陆架边缘，其基底为刚性陆壳，断裂活动微弱，台地整体沉降速率与碳酸盐沉积速率平衡；孤立台地则以中沙台地为代表，该台地是南海最大的孤立碳酸盐台地，与西沙台地以西沙海槽隔开，布格重力异常（+50~+150 mGal）和磁异常（0~100 nT）参数指示其基底可能为大陆型地壳残留区，碳酸盐沉积自早中新世开始发育持续至今，礁灰岩厚度达2 000 m。
南海西缘为走滑活动性质，属于剪切-拉张型应力边缘，南海西缘走滑构造背景下主要发育广乐—西沙台地群和万安—曾西斜坡台地群。自北向南依次发育的莺歌海盆地、琼东南盆地西侧、中建盆地西侧、中建南盆地西侧、万安盆地和曾母盆地等构造单元（图1），受到近南北向红河走滑断裂体系的影响，盆地隆坳格局发生了较大改变。琼东南盆地南缘的广乐隆起受走滑断裂的控制整体呈近南北向展布，因此盆地内的广乐台地沿隆起南北向生长发育。中建、中建南和万安等盆地受新南海扩张的北东向拉张应力和红河走滑断裂体系的剪切-拉张应力的双重控制。万安盆地碳酸盐台地主要发育于盆地中部走滑断块构造高部位及盆地南部边缘，呈“南北向展布、东西分块”的特征[36]，具“隆控相带、断控边界”展布特征（图4c）。从台地分类来看，广乐台地和曾西斜坡台地分别位于越南东部陆架和南海南部巽他陆架边缘的斜坡区，属于走滑构造背景下的陆架边缘台地。万安盆地台地群以及西沙台地，分别以凹陷与大陆边缘相隔，距离陆架较远且被深水环境包围，属于走滑构造背景下的孤立台地。
南海南缘的文莱沙巴盆地和南沙海槽盆地、南海东南缘的礼乐盆地和西北巴拉望盆地受古南海俯冲消亡的挤压应力影响（图1）。在南沙地块从华南地块裂离向南漂移的过程中，以玛拉帕雅碳酸盐台地和礼乐碳酸盐台地为代表的台地群伴随着古南海的南向漂移而生长发育。由于南海南北陆缘的共轭作用，该处台地群具有与南海北部陆缘相似的北东—南西向宏观展布特征；但古南海的俯冲消亡导致前陆盆地前渊带的快速下沉，碳酸盐台地被迅速淹没，从而表现出与南海北部陆缘不同的演化进程[5,37]。礼乐—巴拉望台地群是在伴随古南海的南向俯冲漂移过程中生长发育的，由于同时远离南海南北部大陆边缘，周围为深水环境，为典型挤压构造背景下的孤立台地，台地周缘多发育陡坡或陡崖。
曾母盆地发育于白垩纪印支地块、华南地块和南沙地块之间，后受古南海南向俯冲的影响，是兼具张裂、挤压和走滑性质的叠合型盆地，具有“北张南压、走滑控制”的构造特征[38-41]。尽管曾母盆地的形成演化目前仍存争议，但中中新世以来，曾母盆地处于南海南部稳定陆架区，盆地内的南康台地和曾西斜坡带碳酸盐台地是在该区成为婆罗洲大陆边缘之后才开始发育，这已被油气勘探所证实（图4，图6）。中新世，南康台地区域发育200多个生物礁-碳酸盐台地，面积大小不等，平面上总体呈NE—SW向展布。南康台地发育在比现今陆架更为活跃的构造背景上，以断裂普遍发育和强烈沉降为特征[42]。虽然曾母盆地西侧曾西斜坡带碳酸盐台地（图4）与南康台地处于相同的南海南部稳定陆架斜坡区，但其近南北向的宏观展布特征指示南海西缘走滑断裂体系（卢帕尔断裂）对古地貌和台地分布的控制作用（图4，图6）。因此，曾西斜坡带台地和南康台地分别属于走滑构造背景和挤压构造背景下的陆架边缘台地。
构造活动对碳酸盐台地的控制作用还体现在沉降作用与可容纳空间、相对海平面变动和生物礁生长速率等因素的相互作用上。热沉降作用是生物礁生长的必要条件，要形成大规模的礁体，礁基要有一定的沉降作用。只有当礁基的沉降速率与礁体的向上生长速率平衡时，礁体才能最有效地生长。台地基底性质、构造应力背景和发育位置都会对台地的沉降速率产生重要影响。南海新生代微地块的差异沉降是导致南海新生代碳酸盐台地发育分布差异的另一个重要控制因素。孤立台地通常发育于断裂活跃的陆壳或过渡壳上，其沉降速率受到地块抬升与沉降的差异控制，这类台地常位于快速沉降的构造高部位，沉积速率高低不均匀。陆架边缘台地由于受到厚层陆源碎屑的供给，因而台地基底的沉降速率增大。南海中西部的中沙台地和西沙台地为走滑构造背景下的孤立台地，沉降速率较低（约50~100 m/Ma），有利于厚层礁体的持续生长，海岛钻探西永1井钻揭厚达1 200 m的连续石灰岩沉积就是沉降速率与生物礁生长速率均衡状态下的产物[43]。而南海南部的礼乐—巴拉望台地发育晚期，位于南沙地块与婆罗洲碰撞带，沉降速率较高（可达200~300 m/Ma），导致台地频繁发生淹没事件而抑制碳酸盐沉积。南海在晚中新世—全新世整体的热沉降不仅导致了南海区域的海侵作用，也是南海碳酸盐台地普遍消亡的主要控制因素之一。
3.2 大型河流—三角洲沉积抑制碳酸盐台地的生长发育
陆源碎屑沉积通过沉积物覆盖阻碍造礁生物生长、增加水体浑浊度影响光照、改变地形地貌等物理作用和降低海水盐度、造成缺氧环境以及破坏海水碳酸盐化学平衡等化学作用对碳酸盐台地的生长发育起到抑制作用。陆源碎屑沉积的供应形式既有在整个海岸带全面进行的片流或暴流，又有更重要的集中输出的河流—三角洲沉积体系。南海自北向南依次发育了珠江、红河、湄公河、巽他河、拉让河和巴兰河六大河流，以及在越南东部流入南海的海边河、秋盆河和茶曲河等中小型河流（图4）。珠江、红河和湄公河等大型河流的物源供给受控于青藏高原隆升及东亚季风，南海南部的巽他河、拉让河和巴兰河则与古南海的南向俯冲挤压碰撞引起的造山运动息息相关，并且具有平面分布自西至东、发育时间西早东晚的特征(图4b—4d)。
南海西缘的广乐台地、万安盆地台地群以及南康台地表现为河流—三角洲沉积与碳酸盐沉积“此消彼长、交错分布”的特征。琼东南盆地西南陆架边缘的广乐台地自早中新世三亚期开始发育，中中新世梅山期（T50—T40）快速生长繁盛，晚中新世黄流期（T40—）之后，来自越南东部的巨厚碎屑岩沉积往广乐台地方向不断进积（图5，图7），处于相对低位的广乐北礁体和斜坡的灰质滑塌体等碳酸盐岩被越南东部碎屑沉积覆盖，但广乐台地高部位仍保持继续生长发育并持续到现今。南海南部的万安盆地，其碳酸盐岩发育分布因陆源碎屑的供给而呈现“东西分带”的差异性：东带濒临南海海盆，碳酸盐岩的岩性较纯，生物礁持续生长，沉积厚度大；西带为断层复杂化的斜坡，靠近湄公河河流—三角洲沉积体系，岩性柱上表现为薄层碳酸盐岩夹透镜状砂泥岩[22,44]。
从台地类型来看，陆源碎屑的输入主要影响到发育于陆架—陆坡区的陆架边缘台地，孤立台地受陆源碎屑输入的影响相对较小。东沙台地和广乐台地等陆架边缘台地的消亡，很大程度上是大型河流—三角洲沉积体系带来的陆源碎屑改变了原有的清水沉积环境。作为孤立台地的典型，中沙台地能自早中新世开始发育持续至今，远离大型陆源碎屑沉积、保持稳定的清水环境是重要原因之一。
3.3 相对海平面变化控制台地发育演化过程
生物礁及碳酸盐台地的生长发育对水深变化极为敏感，生物礁的生长需要适当的水深（<100 m）。海平面的下降会使生物礁暴露而死亡，海平面的快速上升会使生物礁淹没死亡，只有生物礁的生长速率与海平面的上升速率达到均衡，才有利于厚层规模生物礁滩的发育。南海碳酸盐台地的沉积环境演化记录了全球海平面变化与区域构造沉降的耦合过程（图3）。早中新世，南海中北部区域构造活动减弱，相对海平面较为稳定，有利于生物礁及碳酸盐台地的初始发育；南海南部由于西南次海盆的持续扩张和古南海的南向俯冲消亡，构造活动相对强烈，仅发育小型孤立台地。中中新世，南海扩张基本停止，相对海平面缓慢上升，气候适宜，碳酸盐生产力达到峰值，生物礁及碳酸盐台地进入发育繁盛期。晚中新世以来，随着古南海的闭合、东亚季风的增强等事件，南海进入裂后快速热沉降阶段，陆源碎屑大量输入，碳酸盐台地逐渐被陆源碎屑覆盖，只在局部隆起高部位仍保持清水碳酸盐生产环境[45-46]。现代南海碳酸盐台地主要分布在远离大河口的浅水区域，水深一般小于100 m。西沙—中沙台地区、南海南部海山及隆起高部位和海岛周缘仍活跃着现代珊瑚礁生态系统，而深水区（如南沙海槽及神狐海域）则发育冷泉碳酸盐岩。
4 结论
（1）南海新生代碳酸盐台地可划分为5大主要台地群，分别为南海北部的东沙台地群、南海西缘的广乐—西沙台地群、南海西南缘的万安—曾西斜坡台地群、南海南部的南康台地以及礼乐—巴拉望台地群，总体上具有“形成时间东早西晚、南早北晚，主要发育于中新世”的发育分布特征。
（2）依据古南海的南向俯冲消亡、新南海的渐进式拉开以及南海西缘走滑断裂体系三大构造事件的活动时间、影响范围及其对应的应力条件，将南海新生代台地群划分为挤压、伸展和走滑3种构造背景类型，每一种构造背景下均发育陆架边缘台地和孤立台地2种台地类型。构造背景及断裂体系控制了南海新生代碳酸盐台地的展布特征和基本类型；大型河流—三角洲沉积主要对陆架边缘的碳酸盐台地的发育分布起抑制作用；相对海平面升降通过控制可容纳空间变化，调控生物礁的生长模式、结构演化和空间分布。南海区域构造沉降作用和陆源碎屑供给及全球海平面升降的此消彼长共同控制了台地的垂向叠置结构及演化序列。
